Đây là tài liệu của các bạn sinh viện hiện tại đang học tại Đại học Bách Khoa TP HCM. Đồng thời cũng là giáo án của giảng viên tại Đại học Bách Khoa. Nó sẽ rất hữu ích cho công việc học tập của các Bạn. Chúc Bạn thành công.
Trang 1Cho 1 cọc BTCT có kích thước 30cm x
30cm, dài 20m (gồm 2 đoạn cọc 10m nối
lại, bê tông cọc mác 300 có Rn = 13MPa,
cốt thép trong cọc bố trí 418, cường độ
Ra = 280 MPa), được đóng vào nền đất có
2 lớp:-Lớp 1: Lớp sét dày 12m có chỉ tiêu
c= 18 kN/m2; = 120, trọng lượng riêng
= 16 kN/m3, sat = 17 kN/m3 -Lớp 2: Lớp
đất sét pha cát (có chiều dày lớn) có các
chỉ tiêu: c = 25kN/m2; = 200 (Nc = 17,69;
Nq = 7,439; N = 5), sat = 19 kN/m3
Mực nước ngầm cách mặt đất 4m Lấy w
=10 kN/m3 và bt = 25 kN/m3 Cho biết hệ số áp lực ngang Ks = K0 = 1,4(1-sin) và
qp = 1,3c.Nc + ’vp Nq + 0,4’.dp N
Câu 1) Tính lực ma sát đơn vị fs1 tác dụng vào giữa đoạn cọc thứ 1 (kN/m2)
f s,1 = h ’ tan 1 + c 1 =94,3*tan(12 o ) + 18= 38,04kN/m 2
h’ là ứng suất có hiệu theo phương ngang đặt tại vị trí giữa lớp đất có cọc đi qua Xét
lớp thứ 1: có c 1 =18 kN/m 2 ; 1 = 12 0
h ’= 1,4(1-sin 1) v ’= 1,4(1-sin12 o )* 85= 94,3 kN/m 2
v ’ = 16*4 + (17-10)*3 =85kN/m 2
Câu 2) Tính lực ma sát đơn vị fs2 tác dụng vào giữa đoạn cọc thứ 2 (kN/m2)
f s,2 = h ’ tan 2 + c 2 =151,9*tan(20 o ) + 25= 80,32kN/m 2
h’ là ứng suất có hiệu theo phương ngang đặt tại vị trí giữa lớp đất có cọc đi qua Xét
lớp thứ 1: có c 2 =25 kN/m 2 ; 2 = 20 0
h ’= 1,4(1-sin 2) v ’= 1,4(1-sin20 o )* 165= 151,9 kN/m 2
v2 ’ = 16*4 + (17-10)*8+ (19-10)*5= 165 kN/m 2
Câu 3) Tính cường độ của đất dưới mũi cọc qp (kN/m2)
qp = 1,3c.Nc + ’vp Nq + 0,4’.dp N =2142,5 (kN/m2)
Trong đó = 200 tra bảng theo Terzaghi, Nc = 17,69; Nq = 7,439; N = 5
Và ’vp là ứng suất bản thân theo phương đứng tại vị trí mũi cọc (ở độ sâu -22m so với mặt đất)
’vp = 16*4 + (17-10)*8 + (19-10)*10= 210 kN/m2
Câu 4) Tính sức chịu tải cực hạn của cọc (kN), bỏ qua trọng lượng của cọc
Câu 5) Tính đường kính tối thiểu (mm) của móc cẩu để cẩu cọc khi vận chuyển, cho
biết hệ số ảnh hưởng do lực động là 1,5 (lấy lực căng trong móc bằng nửa trọng lượng cọc)
Lớp 2
Lớp 1
10 m
MNN
dp=30cm
30 cm
10 m
Trang 2Câu 1) Tính sức chịu tải cho phép của cọc theo vật liệu (kN), cho biết hệ số uốn dọc = 0,85
6036,78
Câu 2) Tính lực ma sát đơn vị fs1 tác dụng vào giữa đoạn cọc thứ 1 (kN/m 2 )
Câu 3) Tính lực ma sát đơn vị fs2 tác dụng vào giữa đoạn cọc thứ 2 (kN/m 2 )
Câu 4) Tính cường độ của đất dưới mũi cọc qp (kN/m 2 )
1942,52 2042,52 2142,52 2242,52
Câu 5) Tính sức chịu tải cực hạn của cọc (kN), bỏ qua trọng lượng của cọc
1054,67 1154,67 1254,67
1354,67
Câu 6) Tính đường kính tối thiểu (mm) của móc cẩu để cẩu cọc khi vận chuyển, cho biết hệ số ảnh
hưởng do lực động là 1,5 (lấy lực căng trong móc bằng nửa trọng lượng cọc)
Trang 3Cho 1 cọc BTCT có kích thước 25cm x 25cm, dài 20m (gồm 2 đoạn cọc 10m nối lại), được đóng vào nền đất có 2 lớp:
-Lớp 1: Lớp cát pha sét dày 12m có các chỉ tiêu:
c =15 kN/m 2 ; = 16 0 , trọng lượng riêng trên mực nước ngầm (MNN) =18 kN/m 3 , trọng lượng riêng dưới MNN sat =19 kN/m 3
-Lớp 2: Lớp đất sét pha cát (có chiều dày lớn) có
các chỉ tiêu:
c = 30kN/m 2 ; = 20 0 (N c = 17,69; N q = 7,439; N
=5), sat =20 kN/m 3
Mực nước ngầm cách mặt đất 2m Lấy w =10
kN/m 3 và bêtông = 25 kN/m 3 Cường độ cốt thép
trong cọc R a = 280 MPa
Cho hệ số áp lực ngang
K s = 1,4K 0 = 1,4(1-sin).
q p = 1,3c.N c + ’ vp N q + 0,4’.d p N
Câu 1) Tính lực ma sát đơn vị fs1 tác dụng vào
giữa đoạn cọc thứ 1 (kN/m 2 )38,55
Câu 2) Tính lực ma sát đơn vị fs2 tác dụng vào
giữa đoạn cọc thứ 2 (kN/m 2 ) 89
Câu 3) Tính cường độ của đất dưới mũi cọc qp (kN/m 2 )2376
Câu 4) Tính sức chịu tải cực hạn của cọc (kN), bỏ qua trọng lượng của cọc1424
Lớp 2
Lớp 1
10 m
MNN
dp=25cm
25 cm
10 m
2 m
Trang 4Hxtt =40kN
1 m
N =4800kN
y
x
19 ,4 m
BÀI 1 : Cho một móng cọc BTCT gồm 12
cọc
được bố trí như hình vẽ
Móng cọc chịu tác dụng của tải trọng N tt =
4800 kN, M ytt = 80 kNm, H xtt = 40 kN Đài dày
1 m, độ sâu chôn đài 2 m Bỏ qua phần áp lực
đất bị động E p
Bê tông đài cọc dùng mác 300 (B25) có R b =
14,5 MPa, R bt = 1,05 MPa Thép trong đài cọc
dùng R s =280MPa, cọc ngàm vào đài là 10cm.
Trọng lượng riêng trung bình của đất trên đài
và đài cọc lấy 22kN/m 3 Kích thước cột b c x h c
= 60cm x 80cm
- Cọc có kích thước 30cm x 30cm, khoảng
cách giữa các cọc là 3d, khoảng cách từ mép
cọc biên đến mép đài là d/2 cho cả 2 phương
(d: cạnh cọc) Hệ số vượt tải n = 1,15 Cho lớp
bảo vệ a o =12cm
- Đất nền là đất sét pha cát có góc ma sát trong
= 12 0
1) Tính lực tác dụng lên các cọc? Tính hệ số
nhóm?(không xét đến đất và bê tông trên đài
cọc)
2) Kiểm tra xuyên thủng? (Pxt=2400kN, Scx=5,7m2)
3) Tính thép 2 phương?
Dữ liệu tính sức chịu tải cọc: Cho 1 cọc BTCT có kích thước 30cm x 30cm, dài 20m (gồm 2 đoạn cọc
10m nối lại, bê tông cọc mác 300 có R n = 13MPa, cốt
thép trong cọc bố trí 418, cường độ R a = 280 MPa),
được đóng vào nền đất có 2 lớp:-Lớp 1: Lớp sét dày
12m có các chỉ tiêu:
c = 18 kN/m 2 ; = 12 0 , trọng lượng riêng = 16
kN/m 3 , sat = 17 kN/m 3 -Lớp 2: Lớp đất sét pha cát
(có chiều dày lớn) có các chỉ tiêu: c = 25kN/m 2 ; =
20 0 (N c = 17,69; N q = 7,439; N = 5), sat = 19 kN/m 3
Mực nước ngầm cách mặt đất 4m Lấy w =10 kN/m 3
và bt = 25 kN/m 3 Cho biết hệ số áp lực ngang K s =
K 0 = (1-sin) và q p = 1,3c.N c + ’ vp N q + 0,4’.d p N
Cho quan hệ e-p để tính lún của lớp 2:
Lớp 2
Lớp 1
10 m
MNN
dp=30cm
30 cm
10 m
Trang 5Câu 1) Xác định tải trọng tác dụng lên cọc số 1 (kN).
Xác định tải trọng tính toán tác dụng lên cọc gồm:
N tt = 4800kN
Mtt= M y + H x (1m) =80 +40 =120 kNm
Lực tác dụng lên cọc tính theo công thức: i
i
tt tt
x x
M n
N P
Diện tích của đài: L = 11d=3,3m ; B= 8d=2,4m
Bảng tính lực tác dụng lên cọc
Câu 2) Xác định tải trọng tác dụng lên cọc số 2 (kN)433,5
Câu 3) Xác định tải trọng tác dụng lên cọc số 3 (kN)424,6
Câu 4) Xác định tải trọng tác dụng lên cọc số 4 (kN)415,7
Câu 5) Tính diện tích cốt thép theo phương cạnh dài của đài (cm2 ), lấy = 0,958,5
Trang 6Hxtt =40kN
1 m
N tt =4800kN
y
x
19 ,4 m
Từ Mmax (tại ngàm) tính theo bê tông với Fa=M/*R s *h o
Vị trí trước ngàm= 1239.99*0.95= 1115.99kNm
Tại vị trí ngàm= 1213.22*0.05 + 1239.99*0.95 = 1238.66 kNm Thống nhất h o = h đài - 0,12m (bê tông bảo vệ theo phương đứng đài cọc a o =12cm)
Còn theo mặt bằng bố trí trong đài, a=5cm
BÀI 1 : Cho một móng cọc BTCT gồm 12
cọc
được bố trí như hình vẽ
Móng cọc chịu tác dụng của tải trọng N tt = 4800
kN, M ytt = 80 kNm, H xtt = 40 kN Đài dày 1 m, độ
sâu chôn đài 2 m Bỏ qua phần áp lực đất bị động
E p
Bê tông đài cọc dùng mác 300 (B25) có R b = 14,5
MPa, R bt = 1,05 MPa Thép trong đài cọc dùng
R s =280MPa, cọc ngàm vào đài là 10cm Trọng
lượng riêng trung bình của đất trên đài và đài cọc
lấy 22kN/m 3 Kích thước cột b c x h c = 60cm x
80cm
- Cọc có kích thước 30cm x 30cm, khoảng cách
giữa các cọc là 3d, khoảng cách từ mép cọc biên
đến mép đài là d/2 cho cả 2 phương (d: cạnh
cọc) Hệ số vượt tải n = 1,15 Cho lớp bảo vệ
a o =12cm h o =1 – 0,12 = 0,88m
* Kiểm tra xuyên thủng?
y
x
P 1 + + 8 P 9
P 2 + + 7 P 10
Trang 7Hxtt =40kN
1 m
N tt =4800kN
y
x
19 ,4 m
Diện tích của đài: L = 11d=3,3m ; B= 8d=2,4m
Chiều dài đáy tháp xuyên thủng: Lxt = hc + 2ho= 0,8m + 2 *0,88 = 2,56m
Chiều rộng đáy tháp xuyên thủng: Bxt = bc + 2ho= 0,6m + 2*0,88 = 2,36m
Lực gây xuyên thủng Pxt = 6 *400 kN= 2400kN
Lực chống xuyên thủng:
Lực chống xuyên thủng:
Pcx= 1*1,05*103* [[(0,8+0,8+2*0,8)/2*0,88*(0,88/0,8)] +
(0,6+0,6+2*0,88)/2*0,88]]*2 =1,05*103*8,3072
=5987,52kN
Chiều dài đáy tháp xuyên thủng: Lxt = hc + 2ho= 0,8m + 2 *0,68 = 2,16m
Chiều rộng đáy tháp xuyên thủng: Bxt = bc +
2ho= 0,6m + 2*0,68 = 1,96m
Lực gây xuyên thủng Pxt = 10 *400 kN=
4000kN
Lực chống xuyên thủng:
Trang 8Pcx= 1*1,05*103* [[(0,6+0,6+2*0,45)/2*0,68*(0,68/0,45)] +
(0,8+0,8+2*0,68)/2*0,68]]*2 =4379,2kN > Pxt (chưa hợp lý)
Chiều dài đáy tháp xuyên thủng: Lxt = hc + 2ho= 0,8m + 2 *0,53 = 1,86m
Chiều rộng đáy tháp xuyên thủng: Bxt = bc + 2ho= 0,6m + 2*0,53 = 1,66m Tính được c2=(5d-0,6)/2= (5*0,3-0,6)/2=0,45m; Và c1=h0
Lực chống xuyên thủng:
Pcx= 1*1,05*103* [[(0,6+0,6+2*0,53)/2*0,53*(0,53/0,45)] +
(0,8+0,8+2*0,53)/2*0,53]]*2 =4275,16kN > Pxt = 4000kN (có 10 cọc nằm ngoài tháp xuyên) hợp lý
Trang 11Ta cũng biết rằng mọi vật đặt trong nước đều chịu lực đẩy nổi Archimede bằng với thể tích mà vật đó chiếm chổ, do vậy khi tính các thành phần sức chịu tải liên quan đến trọng lượng của đất và các lực ma sát Trọng lượng bản thân của mọi loại đất, ngay cả trọng lượng của các khối bê tông, nằm dưới mực nước ngầm đều được tính với trọng lượng thể tích đơn vị đẩy nổi
’ = sat - w hoặc
n
w s
1
Trên mực nước ngầm, không có lực đẩy Archimède, nên ứng suất do trọng lượng bản thân của các lớp đất và các khối bê tông nằm trên mực nước ngầm, được tính với trọng lượng thể tích đơn vị không xét đẩy nổi.
Hiểu cách khác, theo lý thuyết chịu tải của Terzaghi, lực ma sát bên trong khối đất gây ra bởi ứng suất hữu hiệu, có thể viết dưới dạng :
c
tg
Do vậy, khi tính sức chịu tải của đất nền phải hết sức chú
ý đến vị trí mực nước ngầm Đặc biệt là sự dao động của mực nước ngầm theo mùa hoặc thủy triều kéo theo sự thay đổi sức chịu tải của đất nền
D1
D2
Df
Trang 12Hình I-4 Aûnh hưởng mực nước ngầm
Trường hợp I : Mực nước ngầm (MNN) nằm cao hơn mặt đáy
móng, sức chịu tải của đất nền dưới đáy móng sẽ được tính như sau:
R tc =m[(A N )B 2 + (B Nq ) D f 1 +(D Nc ) c]
Với D f 1 = D 1 1 + D 2 ’ 1 và ’ 2 cho thành phần ma sát bên dưới đáy móng (A N )B’ 2
chiều sâu chôn móng là D f = 1m Tính sức chịu tải tiêu chuẩn R tc theo QPXD 45-70, khi nền được cấu tạo như hình bên
Mực nước ngầm trong khu vực xây dựng nằm sâu hơn mặt đất 0,4m.
D 1=0,4m = 18kN/m3
D 2 =0,6m
D f =1m
Cát sat = 21kN/m 3
B=1,1m
sat = 20kN/m 3
Trang 1314 0.2926 2.1703 4.6940
Lời giải
Sức chịu tải tiêu chuẩn
R tc =m[(A)B m 2 + (B) D f 1 +(D)
c]
Với
m=1; =30 0 A N =1,15; B Nq = 5,59; D Nc =7,95; c=0
D f 1 = D 1 1 + D 2 ’ 1 = 0,4m18kN/m 3 +0,6m(20-10)kN/m 3 =13,2kN/m 2
D 1=0,4m = 18kN/m3
D 2 =0,6m
D f =1m
Cát sat = 21kN/m 3
B=1,1m
sat = 20kN/m 3
Trang 14Trọng lượng riêng đẩy nổi của đất nền dưới đáy móng ’ 2 = (20-10)kN/m 3
R tc =1[1,151,1m(20-10)kN/m 3 +5,5913,2kN/m 2 )
=86,4kN/m 2
Trường hợp II : Mực nước ngầm (MNN) nằm trong
khoảng từ mặt đáy móng xuống bên dưới đáy móng một độ sâu Btg(450+/2)=kB, sức chịu tải của đất nền dưới đáy móng sẽ được tính như sau :
R tc =m[(A N )B 2 + (B Nq ) D f 1 +(D Nc ) c]
Với D f 1 không xét lực đẩy nổi vì nằm trên mực nước ngầm và 2 cho thành phần ma sát bên dưới đáy móng (A N )B 2 , với 2= ’ 2 + (d/kB)[ 2 - ’ 2 ]
Giải
R tc =m[(A N )B 2 + (B Nq ) D f 1 +(D Nc ) c]
m=1 vì nền không phải là cát bụi hoặc cát mịn
D f 1 = 1m18kN/m 3 =18kN/m 2
kB= tg(45 0 +30 0 /2)B=1,7321,1m=1,9m
2
= ’ 2 + (d/kB)[ 2 - ’ 2 ]= (21-10) + (0,5/1,9)[19-11]=13,1kN/m 3
Df=1m
d=0,5m B=1,1m
1 = 18kN/m 3
2 = 19kN/m 3
2 = 30 0
sat2 = 21kN/m 3
Trang 15=30 0 A N =1,15; B Nq = 5,59; D Nc =7,95
R tc = 1,151,113,1 + 5,5918 =117,2kN/m 2
Khi mực nước ngầm nằm sâu hơn mặt đáy móng kB, thì
không tính ảnh hưởng đẩy nổi lên các giá trị trọng lượng riêng của đất nền trong sức chịu tải.
Rõ ràng là Mực nước ngầm dâng lên phạm vi nền đất, sức chịu tải của nền giảm đáng kể Từ 126kN/m 2 117,2kN/m 2 86,4kN/m 2 trong ba thí dụ trên.